DE102023101914A1 - Device and method for producing plastic parts from a mixture of pure plastic material and plastic recyclate - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Vorrichtung (1) zur Herstellung von Kunststoffteilen (2) aus einem Gemisch aus Kunststoff-Reinmaterial (3) und Kunststoff-Recyclat (4) als Grundstoffe vorgestellt, die eine Plastifizierungseinheit oder einen Extruder (5) mit einem mit einer Heizeinrichtung (6) ausgestatteten Gehäusezylinder (7) umfasst, in dem eine mit einem Antrieb gekoppelte Extruderschnecke (8) drehbar gelagert ist, wobei ein Einlass (9) der Zuführung der zu verarbeitenden Grundstoffe (3, 4) in den Gehäusezylinder (7) dient und endseitig der Extruderschnecke (8) wenigstens eine Spritzdüse (10) zur Abgabe eines flüssigen Schmelzestromes (11) vorhanden ist.Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) zusätzlich zu dem ersten, das Kunststoff-Reinmaterial (3) verarbeitenden Extruder (5) wenigstens einen weiteren, ausschließlich zur Verarbeitung des Kunststoff-Recyclats (4) eingesetzten Extruder (12) aufweist.Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen aus einem Gemisch aus Kunststoff-Reinmaterial (3) und Kunststoff-Recyclat (4) als Grundstoffe, mit einer derartigen Vorrichtung (1) beschrieben.A device (1) for producing plastic parts (2) from a mixture of pure plastic material (3) and plastic recyclate (4) as raw materials is presented, which comprises a plasticizing unit or an extruder (5) with a housing cylinder (7) equipped with a heating device (6), in which an extruder screw (8) coupled to a drive is rotatably mounted, wherein an inlet (9) serves to feed the raw materials (3, 4) to be processed into the housing cylinder (7) and at least one spray nozzle (10) for discharging a liquid melt stream (11) is present at the end of the extruder screw (8).The invention is characterized in that the device (1) has, in addition to the first extruder (5) processing the pure plastic material (3), at least one further extruder (12) used exclusively for processing the plastic recyclate (4).Furthermore, a method for producing plastic parts from a mixture of Pure plastic material (3) and plastic recyclate (4) as basic materials, with such a device (1) described.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffteilen aus einem Gemisch aus Kunststoff- Reinmaterial und Kunststoff-Recyclat und ein hierfür geeignetes Verfahren.The invention relates to a device for producing plastic parts from a mixture of pure plastic material and recycled plastic and to a method suitable for this purpose.
Ein grundsätzliches Ziel besteht zunehmend darin, einmal hergestellte und gebrauchte Kunststoffe einer erneuten Verwendung zuzuführen, was unter anderem erfolgt, um wertvolle Ressourcen einzusparen. Hierfür müssen die Grundstoffe, also ein Kunststoff-Reinmaterial und ein Recyclingkunststoff, also ein Kunststoff-Recyclat, gemischt und anschließend beispielsweise in einem Extruder oder allgemein in einer Plastifiziereinheit, wie sie hauptsächlich zum Spritzgießen verwendet wird, verarbeitet, also geschmolzen werden, wobei der Extruder und die Plastifiziereinheit in den nachfolgenden Ausführungen stets als synonym betrachtet werden. Bei der Verarbeitung von Kunststoff-Recyclaten stellt sich zum Beispiel das Problem, dass derartige Recyclingmaterialien oder Recyclate häufig Verunreinigungen aufweisen oder enthalten, die für die Herstellung eines reinen Kunststoffes mit hoher Gebrauchsqualität störend sind. Eine weitere Beeinträchtigung der Verarbeitung der Recyclate ist darüber hinaus auch darin zu sehen, dass diese in zerkleinerter Form vorliegen, jedoch die Bestandteile unterschiedliche Größen aufweisen können. Durch die unterschiedlich großen Partikel erfordert der Schmelzvorgang eine besondere Aufmerksamkeit, um hier eine homogene Schmelze des flüssigen Kunststoffs zu erzeugen. Beide Problemstellungen haben bisher dazu geführt, dass in der Praxis verhältnismäßig wenig Recyclate bei der Herstellung von Kunststoffen zum Einsatz kommen und somit die Recyclingquote sehr niedrig ist. Dies rührt auch daher, dass die Qualitätsanforderungen an die erzeugten Kunststoffe sehr hoch sind.A fundamental aim is increasingly to reuse plastics that have been produced and used, which is done, among other things, to save valuable resources. To do this, the basic materials, i.e. a pure plastic material and a recycled plastic, i.e. a plastic recyclate, must be mixed and then processed, i.e. melted, for example in an extruder or generally in a plasticizing unit, such as those used primarily for injection molding, whereby the extruder and the plasticizing unit are always considered synonymous in the following explanations. When processing plastic recyclates, for example, the problem arises that such recycled materials or recyclates often have or contain impurities that are detrimental to the production of a pure plastic with high usable quality. Another disadvantage of processing the recyclates is that they are in shredded form, but the components can have different sizes. Due to the different sized particles, the melting process requires special attention in order to produce a homogeneous melt of the liquid plastic. Both problems have so far led to relatively few recyclates being used in the production of plastics in practice, and thus the recycling rate is very low. This is also due to the fact that the quality requirements for the plastics produced are very high.
Extruder zur Herstellung von Kunststoffteilen sind in sehr vielfältigen Ausführungen bekannt. Sie weisen im Allgemeinen eine Heizeinrichtung auf, die dem Aufschmelzen der zu verarbeitenden Grundstoffe in einem Gehäusezylinder dient. In dem Gehäusezylinder ist dabei eine mit einem Antrieb gekoppelte Extruderschnecke drehbar gelagert, wobei ein Einlass zur Zuführung der zu verarbeitenden Grundstoffe in den Gehäusezylinder verwendet wird und endseitig der Extruderschnecke mindestens eine Spritzdüse zur Abgabe des flüssigen Kunststoff-Schmelzestromes vorhanden ist. Die Grundstoffe, bei denen es sich in der Regel um ein Granulat oder ein Pulver handelt, werden in dem Extruder verdichtet und mittels der Heizeinrichtung vorgewärmt. In der sich daran anschließenden Umwandlungszone des Extruders wird aus dem Grundstoff eine Formmasse oder Schmelze beziehungsweise ein Schmelzestrom erzeugt. Im Anschluss hieran wird der zu verarbeitende Werkstoff in der sogenannten Ausstoßzone homogenisiert, verdichtet und mit der im Extruder erzeugten Temperatur aus diesem ausgestoßen.Extruders for the production of plastic parts are known in a wide variety of designs. They generally have a heating device that is used to melt the raw materials to be processed in a housing cylinder. An extruder screw coupled to a drive is rotatably mounted in the housing cylinder, with an inlet being used to feed the raw materials to be processed into the housing cylinder and at least one spray nozzle at the end of the extruder screw for discharging the liquid plastic melt stream. The raw materials, which are usually granules or powder, are compressed in the extruder and preheated using the heating device. In the subsequent conversion zone of the extruder, a molding compound or melt or melt stream is produced from the raw material. The material to be processed is then homogenized in the so-called discharge zone, compressed and expelled from the extruder at the temperature generated in the extruder.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, die die genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet und es ermöglicht, den Anteil der zum Einsatz kommenden Recyclate bei der Herstellung von Kunststoffteilen aus einem Gemisch aus Kunststoff-Reinmaterial und Kunststoff-Recyclat zu erhöhen. Hierfür ist ferner ein geeignetes Verfahren anzugeben.The invention is based on the object of creating a device which overcomes the aforementioned disadvantages of the prior art and makes it possible to increase the proportion of recyclates used in the production of plastic parts from a mixture of pure plastic material and plastic recyclate. A suitable method is also to be specified for this purpose.
Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 13. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich jeweils anschließenden Unteransprüche.The invention solves this problem with the features of
Eine Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffteilen aus einem Gemisch aus Kunststoff-Reinmaterial und Kunststoff-Recyclat als Grundstoffe, umfassend einen Extruder, mit einem mit einer Heizeinrichtung ausgestatteten Gehäusezylinder, in dem eine mit einem Antrieb gekoppelte Extruderschnecke drehbar gelagert ist, wobei ein Einlass der Zuführung der zu verarbeitenden Grundstoffe in den Gehäusezylinder dient und endseitig der Extruderschnecke wenigstens eine Spritzdüse zur Abgabe eines flüssigen Schmelzestromes vorhanden ist, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass die Vorrichtung zusätzlich zu dem ersten, ausschließlich das Kunststoff-Reinmaterial verarbeitenden Extruder mindestens einen weiteren, ausschließlich zur Verarbeitung des Kunststoff-Recyclats eingesetzten Extruder aufweist.A device for producing plastic parts from a mixture of pure plastic material and plastic recyclate as raw materials, comprising an extruder with a housing cylinder equipped with a heating device, in which an extruder screw coupled to a drive is rotatably mounted, wherein an inlet serves to feed the raw materials to be processed into the housing cylinder and at least one spray nozzle for discharging a liquid melt stream is present at the end of the extruder screw, was further developed according to the invention in such a way that the device, in addition to the first extruder which processes exclusively the pure plastic material, has at least one further extruder which is used exclusively for processing the plastic recyclate.
Bisher wurden sowohl das Kunststoff-Reinmaterial, als auch das Kunststoff-Recyclat gemeinsam in einen Extruder eingebracht und darin aufgeschmolzen. Diese Vorgehensweise führte zu erheblichen Problemen in der Qualitätssicherung, da aus den eingangs genannten Gründen die Kunststoff-Recyclate häufig nicht so einfach zu verarbeiten sind, wie ein Kunststoff-Reinmaterial. Die Erfindung geht nun einen völlig neuen Weg, der darin besteht, dass nicht mehr nur ein Extruder in einer Vorrichtung zur Herstellung von Kunststoffteilen zum Einsatz kommt, sondern ein zweiter Extruder, sodass ein Extruder ausschließlich für die Verarbeitung des Kunststoff-Reinmaterials und ein weiterer Extruder ausschließlich für die Verarbeitung des Kunststoff-Recyclats verwendet wird. Nach der Abgabe des in den Extruder erzeugten Schmelzestromes werden diese erfindungsgemäß zu einem einheitlichen Schmelzestrom zusammengeführt, sodass ein sehr homogenes Kunststoffgemisch entsteht, das auch hohen Qualitätsanforderungen entspricht. Es wird demnach mit der Erfindung eine individuelle Plastifizierung der Polymerschmelzen aus beiden Grundstoffen erreicht.Until now, both the pure plastic material and the plastic recyclate were introduced into an extruder together and melted there. This procedure led to considerable problems in quality assurance, since for the reasons mentioned above, the plastic recyclates are often not as easy to process as a pure plastic material. The invention now takes a completely new approach, which consists in no longer using just one extruder in a device for producing plastic parts, but a second extruder, so that one extruder is used exclusively for processing the pure plastic material and another extruder is used exclusively for processing the plastic recyclate. After the melt stream generated in the extruder has been discharged, these are combined according to the invention to form a uniform melt stream, so that a very homogeneous plastic mixture is created that also meets high quality requirements. The invention therefore enables an individual plasticization decoration of the polymer melts from both basic materials.
Zur baulichen Vereinfachung der gesamten Vorrichtung geht eine erste Ausgestaltung der Erfindung dahin, dass die Extruder baugleich ausgeführt sind. Wegen der unterschiedlichen Eigenschaften der zum Einsatz kommenden Grundstoffe ist es jedoch unabhängig von der baugleichen Ausführung der zum Einsatz kommenden Extruder sinnvoll, beispielsweise die Drehzahl, den Druck der Extruderschnecke und/oder die Temperatur innerhalb der Extruder getrennt zu überwachen und zu steuern.In order to simplify the construction of the entire device, a first embodiment of the invention is that the extruders are of identical design. However, due to the different properties of the raw materials used, it is sensible, regardless of the identical design of the extruders used, to separately monitor and control, for example, the speed, the pressure of the extruder screw and/or the temperature within the extruder.
Durch die Verwendung mindestens zweier, voneinander unabhängiger Extruder für die Verarbeitung der einzelnen Grundstoffe, ist es erforderlich, die in dem jeweiligen Extruder erzeugten Schmelzströme des Kunststoffs zusammenzuführen. Hierfür geht ein weiterführender Vorschlag der Erfindung dahin, die Schmelzeströme beider Extruder in einer Mischeinrichtung zu einem Mischschmelzestrom zu vereinigen. Die Zusammenführung kann dabei außerhalb der Extruder erfolgen, wobei eine alternative Ausführungsvariante darin zu sehen ist, dass beide Extruder Bestandteile einer Mischeinrichtung sind, in der die Schmelzeströme der Extruder zu einem Mischschmelzestrom zusammengeführt werden. Beide Lösungen liegen somit im Bereich der Erfindung.By using at least two independent extruders for processing the individual raw materials, it is necessary to combine the melt streams of the plastic produced in the respective extruder. For this purpose, a further proposal of the invention is to combine the melt streams of both extruders in a mixing device to form a mixed melt stream. The combination can take place outside the extruders, whereby an alternative embodiment can be seen in that both extruders are components of a mixing device in which the melt streams of the extruders are combined to form a mixed melt stream. Both solutions are therefore within the scope of the invention.
Eine besonders vorteilhafte Weiterentwicklung der Erfindung besteht darüber hinaus darin, dass in der Mischeinrichtung oder der Mischeinrichtung in Flussrichtung des Schmelzestromes folgend eine Messeinrichtung zur Analyse der Eigenschaften des erzeugten Mischschmelzestromes vorhanden ist. Die Messeinrichtung wird dabei in bevorzugter Weise im Anschluss an die Mischeinrichtung angeordnet, sodass der aus beiden Grundstoffen erzeugte Schmelzestrom einer permanenten oder in definierten Zeitintervallen durchzuführenden Messung unterzogen wird. Die dadurch erzeugten Messergebnisse können unmittelbar verwendet werden, um Aussagen über die Qualität des erzeugten Kunststoffes zu treffen. Diese wiederum erlauben einen Eingriff in den Prozess, um beispielsweise Störeinflüsse zu beseitigen. Mit dieser Maßnahme wird folglich eine gleichbleibende Qualität des erzeugten Kunststoffes erreicht und der entstehende Ausschuss erheblich reduziert oder völlig vermieden. So können anhand der erzielten Messergebnisse beispielsweise Anpassungen des Mischungsverhältnisses der Grundstoffe durchgeführt werden.A particularly advantageous further development of the invention is that a measuring device for analyzing the properties of the mixed melt stream produced is present in the mixing device or the mixing device following the flow direction of the melt stream. The measuring device is preferably arranged after the mixing device so that the melt stream produced from both basic materials is subjected to a permanent measurement or a measurement carried out at defined time intervals. The measurement results generated in this way can be used directly to make statements about the quality of the plastic produced. These in turn allow intervention in the process, for example to eliminate disruptive influences. This measure therefore achieves a consistent quality of the plastic produced and the resulting waste is significantly reduced or completely avoided. For example, adjustments to the mixing ratio of the basic materials can be made based on the measurement results obtained.
Darüber hinaus ist es natürlich auch möglich, die Messeinrichtung zur Analyse der Eigenschaften der Schmelzeströme jeweils an jedem der von den Extrudern abgegebenen Schmelzeströme, also bereits vor der Zusammenführung derselben in der Mischeinrichtung vorzunehmen. Dadurch kann eine Einwirkung auf den Prozess bereits zu einem früheren Zeitpunkt erfolgen und beispielsweise das Vorhandensein von Verunreinigungen in einem der Schmelzeströme früher erkannt werden.In addition, it is of course also possible to use the measuring device for analyzing the properties of the melt streams on each of the melt streams emitted by the extruders, i.e. before they are combined in the mixing device. This means that the process can be influenced at an earlier point in time and, for example, the presence of impurities in one of the melt streams can be detected earlier.
Als eine geeignete Messeinrichtung hat sich beispielsweise eine spektral-optische Analysemesseinrichtung erwiesen, wobei selbstverständlich auch andere Analysemesseinrichtungen zum Einsatz kommen können. Diese erzeugt ein optisches Signal, welches nach seiner Umwandlung in ein elektrisches Signal zum Beispiel mittels einer elektronischen Verarbeitungseinheit genutzt und verarbeitet werden kann.A spectral-optical analysis measuring device has proven to be a suitable measuring device, although other analysis measuring devices can of course also be used. This generates an optical signal which, after being converted into an electrical signal, can be used and processed, for example, by means of an electronic processing unit.
Zur Erzeugung des optischen Signals wird bevorzugt ein Infrarotlicht verwendet. Durch die hohe Intensität und Qualität des erzeugten Lichtsignals kann für eine erfindungsgemäß zum Einsatz kommende spektral-optische Analysemesseinrichtung selbstverständlich auch ein Laser zur Erzeugung des für die Messung erforderlichen Lichts verwendet werden. Mit Hilfe des Infrarot-Lichtsignals beziehungsweise des Laser-Lichtsignals können sehr genaue Messergebnisse erreicht werden.Infrared light is preferably used to generate the optical signal. Due to the high intensity and quality of the light signal generated, a laser can of course also be used to generate the light required for the measurement in a spectral-optical analysis measuring device used according to the invention. Very precise measurement results can be achieved with the help of the infrared light signal or the laser light signal.
Um die zuvor beschriebenen Vorgänge regeln beziehungsweise steuern zu können, ist es gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn das Lichtsignal der Messeinrichtung mittels einer elektronischen Verarbeitungseinheit und eines Spektrometers verarbeitet und ausgewertet wird. Die elektronische Verarbeitungseinheit ist folglich für mehrere, erfindungsgemäße Zwecke verwendbar.In order to be able to regulate or control the processes described above, it is advantageous according to one embodiment of the invention if the light signal from the measuring device is processed and evaluated by means of an electronic processing unit and a spectrometer. The electronic processing unit can therefore be used for several purposes according to the invention.
So sind die elektronische Verarbeitungseinheit und die Messeinrichtung gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wesentliche Bestandteile einer Steuerung oder Regelung zur Anpassung der Zusammensetzung des Mischschmelzestromes. Wird also von der Messeinrichtung ein Fehlersignal des Kunststoff-Schmelzestromes sensiert, so wird das Signal innerhalb der elektronischen Verarbeitungseinheit mit gespeicherten Sollwerten verglichen und bei Abweichungen über eine Steuerung in den Prozess eingegriffen und beispielsweise das Mischungsverhältnis zwischen den Grundstoffen geändert, die Temperatur innerhalb des Extruders oder der Druck beziehungsweise die Drehzahl der Extruderschnecke angepasst.Thus, according to an advantageous development of the invention, the electronic processing unit and the measuring device are essential components of a control or regulation for adjusting the composition of the mixed melt flow. If an error signal of the plastic melt flow is sensed by the measuring device, the signal is compared with stored target values within the electronic processing unit and, in the event of deviations, the process is intervened in via a control system and, for example, the mixing ratio between the basic materials is changed, the temperature within the extruder or the pressure or the speed of the extruder screw is adjusted.
Die von dem Extruder erzeugten Schmelzeströme werden entsprechend einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung in einem statischen Mischer homogenisiert. Der statische Mischer ist dabei der Messeinrichtung vorgeordnet und der Mischeinrichtung nachgeordnet.According to an advantageous embodiment of the device, the melt streams produced by the extruder are homogenized in a static mixer. The static mixer is arranged upstream of the measuring device and downstream of the mixing device.
Eine sehr vorteilhafte Ausführungsvariante der Erfindung ist darüber hinaus darin zu sehen, dass die Extruder voneinander entkoppelt sind, wozu die Schmelzeströme jeweils ein Ventil, vorzugsweise ein Einwegventil passieren, sodass die Schmelzeströme einzeln zuschaltbar oder absperrbar sind.A very advantageous embodiment of the invention is furthermore to be seen in the fact that the extruders are decoupled from one another, for which purpose the melt streams each pass through a valve, preferably a one-way valve, so that the melt streams can be switched on or off individually.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen aus einem Gemisch aus Kunststoff-Reinmaterial und Kunststoff-Recyclat als Grundstoffe, mit einer zuvor beschriebenen Vorrichtung ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
- -Einbringung je eines Grundstoffes über den Einlass in je einen der den jeweiligen Grundstoffen zugeordneten Extruder,
- -Aufschmelzen der Grundstoffe zu einem pastösen oder flüssigen Kunststoff,
- -Zusammenführung der einzelnen Schmelzeströme der Extruder zu einem Mischschmelzestrom,
- -Abführung des homogenen Mischschmelzestromes in einen die Negativform des herzustellenden Kunststoffteils aufweisenden Hohlraumes eines Spritzgusswerkzeuges.
- -Introduction of one raw material each via the inlet into one of the extruders assigned to the respective raw materials,
- -Melting the raw materials to form a pasty or liquid plastic,
- -Combining the individual melt streams of the extruders into a mixed melt stream,
- -Discharge of the homogeneous mixed melt flow into a cavity of an injection molding tool containing the negative shape of the plastic part to be produced.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht unter Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung die Herstellung qualitativ hochwertiger Kunststoffe aus Gemischen von Kunststoff-Reinmaterialien und Kunststoff-Recyclaten, sodass dadurch der Anteil an Kunststoff-Recyclaten in den Endprodukten wesentlich erhöht werden kann, was wiederum zu einer Einsparung wertvollen Ressourcen führt. Die getrennte Verarbeitung der Grundstoffe in einzelnen Extrudern ermöglicht zudem eine optimale Steuerung des Schmelzeprozesses und der Erzeugung des Mischschmelzstromes.The method according to the invention enables the production of high-quality plastics from mixtures of pure plastic materials and plastic recyclates using the device described above, so that the proportion of plastic recyclates in the end products can be significantly increased, which in turn leads to a saving of valuable resources. The separate processing of the basic materials in individual extruders also enables optimal control of the melting process and the generation of the mixed melt stream.
Entsprechend einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der Mischschmelzestrom permanent oder in definierten Zeitabständen mittels einer Analysemesseinrichtung auf seine Zusammensetzung hin untersucht wird. Dabei hat sich eine spektral-optische Analysemesseinrichtung als besonders vorteilhaft erwiesen. Wie zuvor bereits im Zusammenhang mit der Erörterung der Vorrichtung ausführlich beschrieben wurde, kann auf diese Weise sehr flexibel und kurzfristig auf möglicherweise eintretende Qualitätsabweichungen eingewirkt werden.According to a first embodiment of the method according to the invention, it is proposed that the mixed melt stream be examined for its composition using an analysis measuring device either permanently or at defined intervals. A spectral-optical analysis measuring device has proven to be particularly advantageous. As already described in detail in connection with the discussion of the device, any quality deviations that may occur can be addressed very flexibly and at short notice in this way.
Die Untersuchung des Mischschmelzestromes führt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung in Abhängigkeit des Messergebnisses der spektral-optischen Analysemesseinrichtung mittels eines Vergleichs mit in der elektronischen Verarbeitungseinheit gespeicherten Sollwerten unter Einbeziehung der elektronischen Verarbeitungseinheit zu der Möglichkeit, eine Steuerung oder Regelung zur Anpassung der Zusammensetzung des Mischschmelzestromes durch Ansteuerung der einzelnen Extruder umzusetzen und die Konsistenz des Mischschmelzestromes somit den gewünschten Qualitätsanforderungen entsprechend anzupassen.According to a further development of the invention, the examination of the mixed melt stream leads, depending on the measurement result of the spectral-optical analysis measuring device by means of a comparison with target values stored in the electronic processing unit, including the electronic processing unit, to the possibility of implementing a control or regulation for adjusting the composition of the mixed melt stream by controlling the individual extruders and thus adjusting the consistency of the mixed melt stream to the desired quality requirements.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Das gezeigte Ausführungsbeispiel stellt dabei keine Einschränkung auf die dargestellte Variante dar, sondern dient lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung. Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.The invention is explained in more detail below with reference to the attached drawing. The embodiment shown does not represent a restriction to the variant shown, but merely serves to explain a principle of the invention. Identical or similar components are always designated with the same reference numerals. In order to be able to illustrate the functionality of the invention, the figures only show highly simplified schematic diagrams in which the components that are not essential to the invention have been omitted. However, this does not mean that such components are not present in a solution according to the invention.
Die Figur zeigt eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von Kunststoffteilen 2 in einem Spritzgusswerkzeug 18, bei der mindestens zwei unterschiedliche Grundstoffe 3 und 4 Verwendung finden. Bei den Grundstoffen 3 und 4 handelt es sich einerseits um ein Kunststoff-Reinmaterial 3 und andererseits um ein Kunststoff-Recyclat 4. Dabei besteht das Ziel der Erfindung darin, einen möglichst hohen Anteil an Kunststoff-Recyclaten 4 zu verarbeiten, um wertvolle Ressourcen und Werkstoffe einzusparen beziehungsweise diese einer erneuten Verwendung zuzuführen. Die Vorrichtung 1 weist hierfür zwei voneinander unabhängig steuerbare Extruder 5 und 12 auf, wobei der Extruder 5 ausschließlich zur Verarbeitung eines granulierten Kunststoff-Reinmaterials 3 und der Extruder 12 ausschließlich zur Verarbeitung eines ebenfalls granulierten Kunststoff-Recyclats 4 dient. Die Grundstoffe 3 und 4 werden jeweils in den entsprechenden Einlass 9 der Extruder 5, 12 eingebracht, sodass sie in den Gehäusezylinder 7 gelangen und mittels der drehbar gelagerten Extruderschnecken 8 innerhalb der Extruder 5, 12 transportiert und verdichtet werden. Dabei rotieren die Extruderschnecken 8 mit einer Drehzahl n1 beziehungsweise n2 um ihre Rotationsachse, sodass dadurch ein Druck p1 beziehungsweise p2 auf die Grundstoffe 3 und 4 ausgeübt wird, der zu einer Erwärmung durch Reibung führt. Um das Schmelzen der Grundstoffe 3, 4 gezielt steuern zu können, sind an den Extrudern 5 und 12 zusätzlich Heizeinrichtungen 6 vorhanden. Zur thermischen Kontrolle der Schmelzen weisen die Extruder 5 und 12 ferner Temperaturmesseinrichtungen T1 und T2 auf, die mit einer elektronischen Verarbeitungseinheit 16 zusammen die Erfassung der herrschenden Temperaturen innerhalb der Extruder 5, 12 und ein mögliches Eingreifen hinsichtlich einer Erhöhung oder Reduzierung der Temperaturen ermöglichen. In dem Extruder 5 wird aus dem Kunststoff-Reinmaterial 3 und in dem Extruder 12 aus dem Kunststoff-Recyclat 4 jeweils ein Schmelzestrom 11 erzeugt, der über die endseitig an den Extrudern 5, 12 vorhandenen Spritzdüsen 10 abgegeben wird. Im Anschluss hieran vereinigen sich die Schmelzeströme 11 beider Extruder 5 und 12 innerhalb einer Mischeinrichtung 13, sodass dadurch ein gemeinsamer Mischschmelzestrom 14 entsteht. Die Extruder sind voneinander entkoppelt, was bedeutet, dass die Schmelzeströme 11 jeweils ein Einwegventil 20 passieren, sodass die Schmelzeströme 11 einzeln zuschaltbar oder absperrbar sind. Der Mischschmelzestrom 14 wird in einem der Mischeinrichtung 13 in Strömungsrichtung folgenden statischen Mischer 19 homogenisiert. Im Anschluss hieran wird der Mischschmelzestrom 14 mittels einer Messeinrichtung 15, bei der es sich vorliegend um eine spektral-optische Analysemesseinrichtung handelt, auf seine Zusammensetzung hin untersucht. Das Messsignal wird innerhalb der elektronischen Verarbeitungseinheit 16 umgesetzt und kann dazu genutzt werden, beispielsweise die Drehzahl, den Druck und/oder die Temperatur innerhalb der Extruder 5 und 12 zu verändern oder das Mischungsverhältnis zwischen den Grundstoffen 3 und 4 anzupassen und dadurch unerwünschte Qualitätsabweichungen des Mischschmelzestromes 14 auszugleichen. Die spektral-optische Analysemesseinrichtung 15 weist in an sich bekannter Weise ein Spektrometer 17 auf, welches in der Figur lediglich andeutungsweise dargestellt ist.The figure shows a
BEZUGSZEICHENLISTE:LIST OF REFERENCE SYMBOLS:
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 22
- KunststoffteilPlastic part
- 33
- Kunststoff-ReinmaterialPure plastic material
- 44
- Kunststoff-RecyclatPlastic recyclate
- 55
- ExtruderExtruders
- 66
- HeizeinrichtungHeating device
- 77
- GehäusezylinderHousing cylinder
- 88th
- ExtruderschneckeExtruder screw
- 99
- Einlassinlet
- 1010
- SpritzdüseSpray nozzle
- 1111
- SchmelzestromMelt flow
- 1212
- ExtruderExtruders
- 1313
- MischeinrichtungMixing device
- 1414
- MischschmelzestromMixed melt stream
- 1515
- MesseinrichtungMeasuring device
- 1616
- elektronische Verarbeitungseinheitelectronic processing unit
- 1717
- Spektrometerspectrometer
- 1818
- SpritzgusswerkzeugInjection molding tool
- 1919
- statischer Mischerstatic mixer
- 2020
- EinwegventilOne-way valve
Claims (15)
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-
2023
- 2023-01-26 DE DE102023101914.7A patent/DE102023101914A1/en active Pending
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